本文是一篇建筑工程管理论文，论文开展了城市水系演进时空特征分析、驱动因素计算、适宜性评估及调控模型设计研究。建立了古今城市水系功能体系并分析了时空演变特征，进行了影响因素的驱动力计算，开展了城水互动效应及适宜性评估，构建了城水发展调控模型并提出相应策略。
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
水是生命之源，是联系自然界与人类社会的重要纽带[1]。人们择水而居、依水建城，水系的发展见证了人类文明的推进。它在很大程度上参与和影响了城市的选址、城市功能布局、人类生活方式及文化发展方向[2]。随着城市化进程不断加快，城市水问题逐渐显现，水资源供需矛盾突出、城市雨洪灾害频发、水生态环境质量下降、水景观风貌衰退等一系列问题，使得城市水系乃至城市生态环境都受到了很大冲击，成为了我国大多数城市可持续发展的制约与瓶颈[3]。近年来，为了缓解城水矛盾、保障社会经济永续发展，诸多城市（图 1-1）投入了越来越多的资金开展水系治理和建设，这就需要不断优化设计思路来提高水系规划的可行性与适应性。因此，研究城水发展过程中的变化特征、驱动因素、互动效应及模拟调控是保证城市水系科学设计与合理优化的重要课题。
我国地域广袤、资源丰富，但分布不均、人均不足。尤其是水资源相对紧缺的西北地区，城市资源供给压力更加凸显。为此，我国先后出台了一系列政策法规，为城市发展与水利改革指明了思路（图 1-2）。2000 年，国家“十一五”规划纲要明确提出了建设节水型社会。2009 年，全国水利会议提出实行最严格水资源管理制度。2012 年，国务院发布了“三条红线”的管理制度与主要目标。2013 年，水利部提出水生态文明建设，并明确了指导思想和目标任务[4]。2014 年，习近平总书记提出了“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水思路，从党和国家事业发展全局的战略高度，为新时期水利工作提供了科学指南[5]。该思路基于我国国情水情，从生态文明建设高度，审视人口经济与资源环境的统筹关系，立足山水林田湖生命共同体，统筹各类生态要素，充分发挥政府作用和市场机制，解决复杂水问题。2016 年，中央发布《关于全面推行河长制的意见》，在水资源保护、水污染防控、水生态治理与修复等方面提出了建设任务。2017 年，党的十九大明确提出了“要提供更多优质生态产品以满足人民日益增长的优美生态环境需要”[6]。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国内外城市水系领域文献分析
城市水系及相关领域作为一个多学科综合性研究方向，近年来在国内外学术界有诸多研究成果。本节运用 CiteSpace 软件对城市水系相关领域的关键词进行搜索，探究该领域在国内外的研究热点与研究进展，并针对得到的热点研究领域进行研究成果阐述[9]。
（1）国外研究文献分析
对 Web of science 数据库进行文献检索，以主题=（“urban”+“river system”或“water ecological”等），时间跨度=（1980 年至今），总共搜到文献 5924 篇。利用网站检索文献分析功能可以看出，从 1980 年以来，城市水系研究成为学术界的重要研究议题，尤其是2000 年以后，文献数量开始飞速增加。其中环境科学生态学（Environmental Sciences Ecology）研究的最多，占到论文总数的 70.49%。其余水资源（Water Resources）、海洋淡水生物学（Marine Freshwater Biology）、公共环境职业卫生（Public Environmental Occupational Health）、工程（Engineering）、生物多样性保护（Biodiversity Conservation）、等研究方向的成果也占有较大的比例。
运用 CiteSpace 引文分析软件对 2008 年至今的研究热点进行分析，得到该领域的研究引文及主题图谱，见图 1-3。从图中可以看出，高频热点词有 management（管理）、urbanization（城市化）、China（中国）、system（系统）、model（模型）、pollution（污染）、simulation（模拟）、land-use（土地利用）、urban river（城市河流）、water quality（水质）、streams（河流方向）等。结果表明在 2008 年以来，国外相关研究主要侧重于水资源管理、城市化伴随的水污染、城市土地利用、气候变化、城市段河流、地表水水质等方面；研究多从区域、流域及城市的生态系统出发；研究方法多侧重于遥感、模型的开发应用、动态模拟及优化设计；从 south China 一词可以看出中国在该领域的研究相对较多，且以南方地区为主。
在生产关键知识图谱的基础上，选择 Time zone，生产关键词的时区图谱，见图 1-4。从图表中可以直观的看出关于“urban river system”的关键词汇存在一定的时期分布特点：①2008—2011 年，这一时期的热点词主要为“management（管理）”、“urbanization（城市化）”、“system（系统）”、“water-quality（水质）”、“pollution（污染）”、“impacts（影响）”、“land-use（土地利用）”、“biodiversity（生物多样性）”、“eutrophication（富营养化）”、“simulation（仿真）”、“dynamics（动态）”等。由此可得，国外在城市水系研究方面，非常重视通过管理的手段来系统性的维护城市水系；其关注点多为城市化过程中造成的地表水水质污染、水体富营养化、水生物多样性、地下水影响等水生态问题；多采用仿真模型等方法，研究城市水系发展过程中的土地利用动态变化情况。
2 西安城市水系概况及演变历程
2.1 研究区域及城市水系概况
2.1.1 研究区域概况
（1）自然地理
西安，陕西省省会，是我国重要的科研、教育及工业基地。古称长安，与雅典、罗马、开罗共称为四大文明古都，也是华夏文明的发祥地，丝绸之路的起点，被誉为“九州膏腴之地”。西安市地处我国腹地，北纬 33°42′~34°44′30″，东经 107°40′~109°49′，总面积10096.81 km2，属于北半球暖温带半湿润大陆性季风气候，四季冷暖干湿分明。城市位于关中平原中部，南倚秦岭、北沿渭河，平原与山脉的过度区有多个台塬分布（图 2-1）[85,86]。所处的关中平原，也称渭河平原，地域广袤、地形平坦、适宜耕种，地理优势明显，是我国著名的农业区，号称“八百里秦川”。位于西安南侧的秦岭山脉，动植物资源丰富，生态价值巨大，是我国地理上重要的南北分界线。
2.2 城市水系演变的环境基底
西安地处关中平原，南依秦岭，北临渭河，优越的地理条件造就了丰饶的河湖水系。渭河、秦岭、关中平原共同构成了西安地区的环境本体，与城市人工环境相叠加，共同构成了水系发育与演变的环境基础。 2.2.1 水系发育的地形地貌
（1）地形地貌与城市格局
西安市北靠渭北荆山黄土台塬，东起零河和灞塬山地，西到黑河以西的太白山地和青化黄土台塬。城市北部是由渭河断陷谷所形成的关中平原，南部为秦岭山脉，中间分布了黄土台塬。地形地貌从南到北依次排列为：秦岭山地、黄土丘陵、黄土台塬、山前洪积平原、渭河及支流阶地和冲积平原（详见表 2-3、图 2-12）。 位于南部的秦岭山区，占到了全域面积的 48%。山体一般海拔 1500~2000 m，主分水脊位于西安市的南部边缘，是中国自然与人文地理的南北分界线。山脉由西向东呈波浪式缓降，构成西安地区南部高大的天然屏障，为城市的建立与发展提供了良好的生态环境。区域内多条境内河均产自秦岭山脉的众多峡谷之中，细小水流向北逐渐汇流成河，并在山口形成了洪积平原和数个洪积扇。
西安市北部为冲击平原和宽阔的河谷阶地，是古今西安地区农业发展的重要区域。渭河冲积平原阶地的外侧，分布着风成和水成黄土台塬[90]。黄土台塬因为其地势高亢、视野开阔、地质坚固、免受洪涝等因素，成为大型建筑物坐落的理想位置，也是一百万年前中华民族的祖先选择在此生活繁衍的原因。大约以距今六千年前新石器时代的代表性遗址——半坡遗址即位于白鹿原的西北边缘。周、秦、汉、唐的宫殿建筑基本都坐落在台塬上，如周代的丰、镐京位于纪阳原上，秦代的咸阳宫位于毕原上，汉代的长乐官、未央宫、建章宫和唐代大明宫建在今西安城区西北和北面的龙首原上。乐游原和少陵原是历代西安城区的游览地。之后，由于人口的增加、城市的扩建，以农业生产为主的人类逐渐转移到平原地区，台塬逐渐失去原有的重要意义[91]。
两塬之间分布了一些低洼地带，是湖池、湿地形成的自然基础。其中一些洼地水域在城市发展中被改造利用成人工湖池，并且装点成园，成为滨水风景区。古时诸多著名湖池，如昆明池、沧池、太液池、曲江池等，都是利用天然低洼湿地改建而成，并且成为了流传至今的风景名胜区。
3 西安城市水系功能体系及时空演化特征 ........................... 43
3.1 城市水系功能指标体系 ................................... 43
3.1.1 古代城市水系功能体系 ................................... 43
3.1.2 现代城市水系功能体系 .......................
